【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及剎車盤制造，尤其涉及一種高強碳陶剎車盤制備方法及其產品。
技術介紹
1、飛機、汽車和髙速列車等現代交通工具的剎車材料經歷了從鑄鐵、合成材料、粉末冶金材料到碳碳復合材料和碳陶復合材料的發展。剎車盤是重要制動部件，起減速或停車的作用，其制動效果取決于材料的性能。不論是碳碳還是碳陶的剎車盤，其實它們的性能都比鑄鐵剎車盤更強。隨著交通運輸行業的快速發展，車輛制動性能要求也隨之提高，加之摩擦材料面積越來越小，單位面積摩擦材料承擔的能量越來越高，對剎車盤的強度和韌性也提出更高的要求。
2、目前碳陶剎車盤的制備工藝為針刺-碳化-高溫處理-化學氣相沉積-高溫處理-加工-滲硅-加工，在經過液相滲硅后，樣品在冷卻時，生成的碳化硅和碳纖維基體之間由于熱膨脹系數失配，容易在碳化硅基體中出現裂紋，降低樣品的強度。對此，提出一種高強碳陶剎車盤制備方法，用以解決滲硅后剎車盤強度降低的問題。
技術實現思路
1、本專利技術目的在于提供一種高強碳陶剎車盤制備方法及其產品，通過在滲硅處理后增加氣相沉積工藝，在較低溫度下沉積氮化硅至碳化硅的裂紋中，增加碳化硅基體的強度。工藝操作簡單，耗能小。
2、為達此目的，本專利技術提供一種高強碳陶剎車盤制備方法，所述高強碳陶剎車盤的制備步驟如下：
3、步驟1：制備預定厚度的碳纖維預制體；
4、步驟2：將所述碳纖維預制體進行干燥處理得到碳纖維坯體；
5、步驟3：將所述碳纖維坯體進行熱壓固化處理，壓力為4-8mpa
6、步驟4：將所述碳化體進行機械加工得到剎車盤坯體；
7、步驟5：將所述剎車盤坯體放入氮化硼坩堝中在高溫爐內進行滲硅處理，形成硅化體，所述氮化硼坩堝中預先放入有純硅粉，滲硅處理溫度為1600-1700℃，保溫時間為2-4h，爐膛壓力小于1000pa；
8、步驟6：將所述硅化體進行表面打磨，去除硅化體表面多余的單質硅，然后進行氣相沉積處理得到所述高強碳陶剎車盤，將所述硅化體放入化學氣相沉積爐中在800℃條件下沉積，沉積時間為200-800h，所述化學氣相沉積爐通入sih2cl2和nh3。
9、優選的，所述碳纖維預制體由n層碳纖維方格布堆疊而成，n為大于1的自然數，相鄰碳纖維方格布之間刷涂有預定濃度的酚醛樹脂。
10、優選的，所述碳纖維方格布克重為200-300g/m2，酚醛樹脂濃度為65-80％。
11、優選的，步驟3中碳化處理溫度為1000℃，保溫4h。
12、優選的，步驟5中氮化硼坩堝中預先放入剎車盤坯體質量1.1倍的純硅粉。
13、優選的，所述sih2cl2和nh3的摩爾比為3:4。
14、本專利技術還提出一種高強碳陶剎車盤，所述高強碳陶剎車盤外表面具有一層氮化硅保護膜，所述高強碳陶剎車盤內部具有一氮化硅富集區，所述高強碳陶剎車盤內部包含40-50％的碳，40-50％的碳化硅，2-6％的硅，0.5-3％的氮化硅。
15、優選的，所述氮化硅保護膜厚度為0.03-1mm。
16、優選的，所述氮化硅富集區的尺寸長度為0.1-5mm，寬度為0.03-0.5mm。
17、有益效果：本專利技術提供的高強碳陶剎車盤的制備方法，通過優化工藝流程和參數，在滲硅處理階后增加了化學沉積工藝，通過sih2cl2和nh3作為氣源，在700-800℃沉積氮化硅，碳化硅基體原本存在的裂紋被沉積的氮化硅彌補，提高了基體強度。由于沉積溫度低，從沉積溫度冷卻至室溫時和碳纖維之間由于冷卻產生的裂紋少，保證了碳陶剎車盤的強度穩定性。同時氣相沉積溫度下降可以大大節約耗能，且整個制造工藝操作簡單，易產業化大規模生產。本專利技術還提出一種高強碳陶剎車盤，該剎車盤內分布有氮化硅用于彌補剎車盤坯體的裂紋，表面具有一層氮化硅保護膜，進一步提高了剎車盤整體的強度。
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1.一種高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，所述高強碳陶剎車盤的制備步驟如下：
2.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，所述碳纖維預制體由N層碳纖維方格布堆疊而成，N為大于1的自然數，相鄰碳纖維方格布之間刷涂有預定濃度的酚醛樹脂。
3.如權利要求2所述的高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，所述碳纖維方格布克重為200-300g/m2，酚醛樹脂濃度為65-80％。
4.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，步驟3中碳化處理溫度為1000℃，保溫4h。
5.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，步驟5中氮化硼坩堝中預先放入剎車盤坯體質量1.1倍的純硅粉。
6.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，所述SiH2Cl2和NH3的摩爾比為3:4。
7.一種如權利要求1-6任一高強碳陶剎車盤制備方法制成的高強碳陶剎車盤，其特征在于：所述高強碳陶剎車盤外表面具有一層氮化硅保護膜，所述高強碳陶剎車盤內部具有一氮化硅富集區，所述高強碳陶剎車盤內部包含40-50％
8.如權利要求7所述的碳陶剎車盤，其特征在于，所述氮化硅保護膜厚度為0.03-1mm。
9.如權利要求7所述的碳陶剎車盤，其特征在于，所述氮化硅富集區的尺寸長度為0.1-5mm，寬度為0.03-0.5mm。
...【技術特征摘要】
1.一種高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，所述高強碳陶剎車盤的制備步驟如下：
2.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，所述碳纖維預制體由n層碳纖維方格布堆疊而成，n為大于1的自然數，相鄰碳纖維方格布之間刷涂有預定濃度的酚醛樹脂。
3.如權利要求2所述的高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，所述碳纖維方格布克重為200-300g/m2，酚醛樹脂濃度為65-80％。
4.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，步驟3中碳化處理溫度為1000℃，保溫4h。
5.如權利要求1所述的高強碳陶剎車盤制備方法，其特征在于，步驟5中氮化硼坩堝中預先放入剎車盤坯體質量1.1倍的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉松青，劉凱，
申請(專利權)人：深圳市佰斯倍新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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